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Längenmeßmaschine. Die Erfindung bezieht sich auf Meßmaschinen, die
als sogenannte Longitudinal-Komparatoren ausgebildet sind, bei denen also die zu
messende Länge unmittelbar an einer Teilung abgelesen werden kann. Der Erfindung
gemäß stattet man diese Meßmaschinen mit zwei in einem festen Abstand hintereinander
angeordneten Teilungen aus, an denen die jeweilige Stellung der auf die beiden Endpunkte
der zu messenden Länge einzustellenden Glieder abgelesen werden soll, und bildet
durch zwei sammelnde optische Systeme, von denen das eine mit dem jeweils auf -den
einen Endpunkt der zu messenden Länge einzustellenden Glied und das andere mit dem
dann auf das andere Ende der zu messenden Länge einzustellenden Glied verbunden
ist, die eine Teilung auf die andere ab. Die abbildenden Systeme sind dabei so angeordnet,
daß die Brennpunkte der Systeme auf deren den Teilungen zugewandten Seiten auf den
Teilungen selbst liegen, so daß zwischen den beiden optischen Systemen die abbildenden
Büschel parallelstrahlig verlaufen. Die auf die Endpunkte der zu messenden Länge
einzustellenden Glieder mögen entweder
die Zielmarken von optischen
Zielvorrichtungen' oder auch körperliche Tastglieder, z. B. Tastbolzen, sein. Eins
dieser Einstellglieder wird dabei im allgemeinen mit (lern zugehörigen, zur Abbildung
der erwähnten Teilungen dienenden System fest verbunden, während das andere mit
dem zugehörigen Abbildungssystem so verbunden wird, daß es dem Abbildungssystem
gegenüber in der Richtung der Meßachse, d. h. derjenigen Geraden, in die beim Messen
die zu messende Länge zu liegen kommt, nach einer Feinteilung verschiebbar ist.
Die neue Anordnung gestattet mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und in einfacher
Weise das Messen großer Längen. Dabei kann man die eine Teilung verhältnismäßig
grob, z. B. in Strecken von ioo mm Länge, unterteilen und braucht nur die zweite
Teilung, die ungefähr die Länge eines Abschnitts der ersten Teilung, also z. B.
ioo mm, erhält, fein zu unterteilen. Stellt man dann das eine Einstellglied durch
Verschieben seines Trägers so ein, daß ein Teilstrich der Grobteilung in das Gesichtsfeld
des mit dem betreffenden Glied verbundenen optischen Systems zu liegen kommt, so
wird :dieser Teilstrich auf die Feinteilung abgebildet, wobei er dann als Zeiger
für diese Teilung dient. Umgekehrt wird dabei natürlich auch ein Teil der Feinteilung
auf die Grobteilung abgebildet, wobei ebenfalls wieder :der betreffende Teilstrich
der Grobteilung den Zeiger abgibt. Das Ablesen beider Teilungen geschieht also bei
der neuen Einrichtung auch beim Messen sehr großer Längen nur an einer einzigen
Stelle, und zwar könnte das Ablesen mit bloßem Auge geschehen. Zweckmäßiger nimmt
man hierzu wegen der feinen Unterteilung der einen der beiden Teilungen eine Lupe
oder ein Mikroskop zu Hilfe, das dann aber nur als Beobachtungs-, nicht aber als
Zielvorrichtung dient.
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Die der Erfindung entsprechende Anordnung läßt sich dabei auch so
treffen, daß die Messung bis auf Größen zweiter Ordnung frei wird von den Fehlern,
die im allgemeinen bei den Meßmaschinen der vorliegenden Gattun- durch Ungenauigkeiten
der Führungen, in denen die Träger der auf die Endpunkte der zu messenden Länge
einzustellenden Glieder verschiebbar sind, entstehen, wenn nicht im besonderen der
Maßstab in die Meßachse der Maschine gelegt wird. Um diese Fehlerfreiheit bei den
Maschinen der vorliegenden Art zu erzielen, ordnet man die die Teilungen aufeinander
abbildenden optischen Systeme in besonderer Weise so an, daß diejenigen Punkte der-
optischen Achsen dieser Systeme in die Meßächse fallen, deren jeder die Eigenschaft
hat, daß ein nach ihm und nach dein betreffenden sammelnden System hinzielender
Lichtstrahl, der in der durch die optischen Achsen der Systeme und die Meßachse
bestimmten Ebene verläuft, das betreffende sammelnde Systeriz unter dem nach Große
und Vorzeichen gleichen Winkel gegenüber der optischen Achse verläßt, unter dem
er beim Einfallen in das System gegen diese Achse geneigt ist. Diese Eigenschaft
kommt bei einem nur aus Linsen bestehenden abbildendenSystem den positivenKnotenpunkten
des Systems zu. Ist mit dem Linsensystem aber noch ein Spiegelsystem verbunden,
so besitzen -nur dann die positiven Knotenpunkte des Linsensystems die geforderte
Eigenschaft, wenn das Spiegelsystem keine Umkehrung des Bildes in der in Frage kommenden
Ebene hervorruft. Ist dies jedoch der Fall, so sind die entsprechenden negativen
Knotenpunkte des Linsensystems in Rücksicht zu ziehen, die dann aber in bezuz auf
Strahlen, die in der in Frage kommenden Ebene verlaufen, auch als positive Knotenpunkte
:des ganzen, aus Linsen und Spiegelflächen bestehenden Systems angesehen werden
können. Berücksichtigt man dann, daß eine Drehung eines abbildenden Systems um einen
seiner positiven Knotenpunkte ohne Einfluß auf die Bildlage bleibt, solange sich
die Drehung innerhalb gewisser Grenzen hält, so erkennt man, daß bei der hier im
besonderen vorgeschlagenen Anordnung die bei der Verschiebung der Träger der auf
die Endpunkte der zu messenden Länge einzustellenden Glieder infolge der fast unvermeidbaren
Führungsfehler vorkommenden Drehungen dieser Träger ohne schädlichen Einfluß auf
das Meßergebnis bleiben.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Abb. i gibt einen Längsschnitt durch eine der Erfindung entsprechend
ausgestattete Meßmaschine wieder und Abb. a das Gesichtsfeld eines mit der Maschine
verbundenen Mikroskops.
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Die Meßmaschine besitzt ein Bett a, auf dem zwei Träger b und c für
zwei Meßbolzen b1 und cl, die hier die auf die Endpunkte der zu messenden Länge
einzustellenden Glieder bilden, verschiebbar angeordnet sind. Von den Bolzen ist
der eine, b1, in seinem Träger in der Richtung seiner Achse A-A, der Meßachse der
vorliegenden Maschine, verschiebbar angeordnet und kann durch eine Schraube b2 festgeklemmt
werden. Der andere der Bolzen, cl, ist in seinem Träger ebenfalls in der Richtung
seiner Achse, die mit der Achse A-A .zusammenfällt, verschiebbar, steht dabei aber
mit einer Feinmeßvorrichtung in Verbindung, die zugleich zur Erzeugung des Meßdrucks
dient und aus einer mit Flüssigkeit gefüllten Druckdose c2 besteht, mit der ein
den Stand der Flüssigkeit
und damit die Stellung des Meßbolzens
cl gegenüber seinem Träger c anzeigendes Röhrchen c3 verbunden ist. Das Bett a ist
mit zwei Teilungen ausgestattet, von denen die eine, fein unterteilte und mit d
bezeichnete, auf einer an dem Bett befestigten Glasplatte dl aufgetragen ist. Die
andere Teilung besteht aus einer Anzahl in verhältnismäßig großem Abstand voneinander
angebrachter Teilstriche e, deren jeder auf einem an dem Bett a
befestigten
Glasstreifen e1 aufgetragen ist. Mit dem Träger bist ein optisches System verbunden,
das aus einem ,gleichschenklig rechtwinkligen Prisma f1 und einer Sammellinse f2
besteht. Mit dem Träger c ist ein aus einem gleichschenklig rechtwinkligen Prisma
gl und einer Sammelinse g2 bestehendes optisches System verbunden. Beide Systeme
zusammen dienen zur Abbildung der Teilstriche c auf die Teilung d, und zwar ist
die Einrichtung so getroffen, daß die vordere Brennebene der Sammellinse f2 und
die hintere Brennebene der Sammellinse g2 mit der Ebene, in der die Teilstriche
d und e liegen, zusammenfallen, so daß zwischen beiden optischen Systemen die Büschel
parallelstrahlig verlaufen und die Abbildung der Teilstriche e unbeeinflußt "von
einer Abstandsänderung der beiden Meßbolzenträger b und c bleibt. Außerdem ist,
um von den unvermeidlichen Drehungen der Meßbolzenträger bei einer Verschiebung
derselben unabhängig zu werden, die Einrichtung so getroffen, daß der vordere negative
Knotenpunkt der Sammellinse f 2 und der hintere negative Knotenpunkt der Sammellinse
g2 in die -.\l=eßbolzenachse A-A fallen, d. h. der Abstand der Meßbolzenachse A-A
von der Ebene, in der die Teilstriche d und e liegen, ist gleich der Größe der einander
gleichen Brennweiten der Linsen f ° und g2 gewählt. Zur Beleuchtung der Teilstriche
dient ein mit dem Träger b verbundenes System, das aus einer Sammellinse lal und
.einem Spiegel h' besteht. Zum Betrachten der Teilung d und der auf dieserTeilung
abgebildetenTeilstriche e ist ein Mikroskop i vorgesehen, das an dem Träger c befestigt
ist. Beide Meßbolzenträger sind je durch eine Schraube k auf dem Bett a feststellbar.
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Das Messen mit der beschriebenenMaschine geschieht in folgender Weise.
Man stellt zunächst die Träger b und c der Meßbolzen so ein, daß die mit Null bezeichneten
Striche der Teilungen d und e ungefähr in der Mitte des Gesichtsfeldes des Mikroskops
erscheinen und ihreBilder imMikroskop zusammenfallen. Alrdann wird nach Lösen der
Schraube b2 .der Meßbolzen b1 so eingestellt, daß er den Bolzen cl berührt und der
Flüssigkeitsspiegel im Röhrchen c3 auf den Nullstrich der an diesem Röhrchen vorgesehenen
Teilung einspielt, worauf der Bolzen b1 wieder festgeklemmt wird. Nunmehr entfernt
man die beiden Träger b und c voneinander und bringt den zu messenden Körper zwischen
die beiden Meßbolzen b1 und cl, so, daß beide Meß.bolzen den Körper berühren. Dabei
stellt man die Träger b und c so ein, daß .ein Teilstrich e wiederum ungefähr in
der Mitte des Gesichtsfeldes des Mikroskops i erscheint und das Bild dieses Teilstriches
mit dem Bilde eines der Teilstriche d zusammenfällt. Hierauf liest man das Meßergebnis
im Mikroskop i und am Röhrchen c3 ab. Ist z. B. der mit g bezifferte Strich der
Teilung c in das Gesichtsfeld des Mikroskops abgebildet worden und deckt sich dessen
Bild mit dem Bild des mit 12,4 bezeichneten Striches der Teilung d, wie in Abb.2,
steht ferner der Flüssigkeitsspiegel im Röhrchen c3 in der Mitte zwischen den mit
3 und 4 bezifferten Teilstrichen der Plusseite der auf dem Rc:hrchen c3 angebrachten
Teilung, so beträgt das gesuchte Maß g12,435 mm.